Zucker ist mehr als Marmelade

Ein Zucker ist einfach nur süß. Viele Zucker, komplex verknüpft, sind stark oder voller Informationen oder nützlich. Die Bedeutung der Glykane, der großen Zuckermoleküle ist altbekannt. Deutschland hat sieben Nobelpreise für Arbeiten zur Chemie und Biologie der Zucker erhalten. Dann aber wurden simple Techniken zur Arbeit mit DNA und Proteinen entwickelt und viele Forscher gingen den einfachen Weg, wandten sich von den Zuckern ab. Das ändert sich gerade. Der Grund: neue Labortechniken für den Umgang mit Zuckern.

"Wir können die jetzt sehr viel schneller chemisch herstellen, synthetisieren, wir können die auch viel besser analysieren."

Am Max Planck Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm bei Potsdam hat Professor Seeberger eine automatische Synthesemaschine für Zucker entwickelt, die ohne große Vorkenntnisse zu bedienen ist. Und Schritt-für-Schritt-Videos zur Analyse von Glykanen erzielen hohe Klickraten im Internet. So können zum Beispiel Forscher in Indien schnell ein einen Einstieg in die Zuckerforschung finden. Produziert hat die Videos Professor Markus Paul von der University von Kalifornien in Berkeley. Sein Spezialgebiet ist Holz. Das besteht zu großen Teilen aus Zellulose und damit aus Zuckern. Zucker haben Pflanzen dank der Fotosynthese im Überfluss und nutzen sie deshalb nicht nur für den Stoffwechsel, sondern auch als Baumaterial, wie Markus Pauly aus seinem Laborfenster sehen kann:

"Wir haben die Kalifornien Redwoods, die haben ein Material kreiert, das es erlaubt, dass diese Bäume 130 Meter hoch werden, die haben ein Material kreiert, das jedwedem Stress widersteht, sei es Pathogene, die kommen da nicht durch, sei es mechanischer Stress, zum Beispiel durch Wind Sturm und so weiter."

Holz ist extrem widerstandsfähig. Markus Pauly möchte es aber auflösen, für die Gewinnung von Biotreibstoff und vor allem als Rohstoff für die chemische Industrie. Das sei auch für den Chemiestandort Deutschland wichtig, meint Peter Seeberger:

"Das lässt uns guter Hoffnung sein, das in Zukunft auch ohne Erdöl die komplette Chemieindustrie existieren kann."

Komplexe Zucker sind aber nicht nur widerstandsfähig, sie sind auch klug. Jede Zelle trägt auf ihrer Oberfläche einen individuellen Pelz aus Zuckermolekülen. Er beeinflusst die Erkennung und Kommunikation der Zellen untereinander. Jerry Turnbull:

"Wir glauben wirklich, das ist ein Art Code für die Feinregulierung der Zellfunktion. Das eröffnet auch neue Möglichkeiten für die Therapie."

An der Universität von Liverpool versucht Professor Jerry Turnbull, die Information im Zuckerpelz zu entschlüsseln. Immer wieder stößt er dabei auf Anwendungsmöglichkeiten, auf besondere Zucker, die etwa bei Alzheimer oder beim Autismus verändert sind. Und was bei Zuckern schief geht, sollte sich auch über Zucker beeinflussen lassen. Gerade erprobt Jerry Turnbull einen Zucker, der die Aktivität eines Alzheimerenzyms blockieren kann.

"Diese Substanz durchquert die Blut-Hirn-Schranke und beeinflusst das Enzym im Gehirn sehr effektiv. In Tierversuchen bilden sich weniger Alzheimerablagerungen und die Verhaltensprobleme werden abgemildert."

Aber nicht nur neuartige Medikamente lassen sich aus Zuckern herstellen. Peter Seeberger synthetisiert in Berlin Zucker für Toxoplasmosetests und Impfstoffe. In Deutschland sind schon drei Impfstoffe auf Basis von komplexen Zuckern zugelassen, gegen Hirnhaut- und Lungenentzündungen. Peter Seeberg sieht noch viele weitere Möglichkeiten.

"Als Beispiele nenne ich hier Malaria, andere vernachlässigte Krankheiten aber auch Krankenhauskeime, die in unseren Krankenhäusern eine immer größere Rolle spielen."

Diese synthetischen Zuckerimpfstoffe werden gerade in Tiermodellen erprobt. Ihr großer Vorteil: sie sind stabiler als die klassischen Impfstoffe und müsst en bei Impfkampagnen in tropischen Ländern nicht gekühlt werden.